Азотфиксирующие бактерии

Эта бактерия поражает однодольные и двудольные растения. В процессе участвует и фермент полигалактуроназа, который может синтезироваться как бактериями, так и растением. Бактерии рода Frankia способны к азотфиксации и в свободноживущем состоянии, т.е. без контакта с растением.

В нем происходит интенсивное размножение бактерий. Отечественная промышленность выпускает два вида препаратов клубеньковых бактерий: нитрагин и ризоторфин. Оба препарата производятся на основе активных жизнеспособных клубеньковых бактерий из рода Rhizobium.

Критерием активности клубеньковых бактерий служит их способность в симбиозе с бобовым растением фиксировать атмосферный азот и использовать его в виде соединений для корневого питания растений.

Возникают они при инфицировании корневой системы бактериями из рода Rhizobium. В месте локализации бактерий на корне растения-хозяина образуются клубеньки, в которых бактерии быстро размножаются и располагаются по отдельности или группами в цитоплазме растительных клеток.

Бактерии, находящиеся в клубеньках, синтезируют ферментную систему с нитрогеназной активностью, восстанавливающую молекулярный азот до аммиака.

Азотфиксирующие бактерии

Он характеризует способность микроорганизма вступать в симбиоз с бобовым растением, то есть проникать через корневые волоски внутрь корня и вызывать образование клубеньков.

В симбиотическом комплексе растение — Rhizobium бактерии обеспечиваются питательными веществами, а сами снабжают растение азотистым питанием. С вирулентностью связана и видовая избирательность, которая характеризует способность данного вида бактерий к симбиозу с определенным видом бобового растения.

Препарат клубеньковых бактерий может выпускаться и в виде ризоторфина. Затем его облучают и заражают клубеньковыми бактериями, используя шприц, с помощью которого впрыскивается питательная среда, содержащая клубеньковые бактерии.

Rhizobium (лат.) — род бактерий из семейства Rhizobiaceae класса альфа-протобактерий, входящий в группу клубеньковых бактерий. В обмен растение поставляет бактериям сахара, образовавшиеся в ходе фотосинтеза, и обеспечивает им анаэробные условия[4].

Сейчас активно ведутся исследования по созданию новых видов растений, способных вступать в симбиоз с этими бактериями.

Бактерии рода ризобиум – это аэробные грамотрицательные палочки длиной 0,7–1,8 мкм, живущие в почве и на поверхности растений.

Для каждого рода бобовых имеются свои разновидности (штаммы) бактерий, которые называют по названию растения-хозяина.

Rhizobium (бактерии, род)

Согласно одной из гипотез, симбиоз Rhizobium и бобовых возник как результат защитной реакции бобовых от патогенов, которыми выступали бактерии рода Rhizobium. Взаимодействие данных организмов – сложный многоступенчатый процесс, контролируемый множеством генов как в бактериях, так и в растениях.

Инфицирование бобового растения клубеньковыми бактериями

Процесс инфицирования начинается с адгезии клеток бактерий на поверхности корневых волосков. Корневые волоски бобовых продуцируют особые вещества – хемоаттрактаты для бактерий.

В процессе узнавания принимают участие лектины, способствующие прикреплению бактерий к корневым волоскам. Бактерии, проникая через корневые волоски внутрь клеток растения, формируют инфекционную нить, которая, развиваясь в кортексе корня, активно инфицирует его тетраплоидные клетки.

Внутри клубеньков протекает процесс азотфиксации – биологическое превращение бактериями газообразного атмосферного азота в доступную растениям форму – аммоний.

Этот пигмент находится, по-видимому, в растительных клетках, а его синтез осуществляется частично бактериями и частично растением, т. е. можно говорить о симбиозе на молекулярно-генетическом уровне.

В клубеньках образуется вещество, подобное леггемоглобину бобовых растений. Паразитизм бактерий, грибов, вирусов и некоторых микроскопических животных на растениях и в связи с этим болезни растений изучает наука фитопатология.

Атомный номер вещества, который способен фиксировать бактерии Rhizobium

Среди бактерий – типичный представитель Pseudomonas syringae. Примером одной из наиболее агрессивных бактерий-фитопатогенов может быть Agrobacterium tumefaciens.

Апогемоглобин (белок без гема) синтезирует растение. Для стимуляции этих процессов применяют различные бактериальные удобрения, обогащающие ризосферу растений полезными микроорганизмами. Фиксация атмосферного азота возможна только в клубеньках, образующихся на корнях растений.

Помимо критерия активности в характеристике клубеньковых бактерий используют критерий вирулентности. Классификация различных видов Rhizobium учитывает растение-хозяина, например: Rhizobium phaseoli — для фасоли, Rhizobium lupini — для люпина, сараделлы и т.д.

Сухой нитрагин — порошок светло-серого цвета, содержащий в 1 г не менее 9 млрд. жизнеспособных бактерий в смеси с наполнителем.

Прокол после внесения бактерий заклеивается липкой лентой. Способность бактерий из рода Rhizobium фиксировать атмосферный азот и образовывать устойчивый симбиоз с растениями давно привлекал внимание учёных.

Такое открытие помогло бы повысит продуктивность растений без использования азотных удобрений. В исследования включается генетическое картирование различных видов Rhizobium и их растений-хозяев, таких как соя и люцерна посевная[5].

Азотфиксация осуществляется ферментным комплексом бактерий – нитрогеназой. В настоящее время известно более 24 веществ, продуктов экспрессии nod-генов, большинство из них ферменты.

Интенсивный рост и размножение тетраплоидных клеток и бактероидов приводит к образованию наростов на корнях растения, называемых клубеньками. В симбиотические отношения с растениями способны вступать представители цианобактерий и актиномицетов, в частности представители рода Frankia.

Азотфиксирующие актиномицеты обладают определённой специфичностью к растениям. Актиномицеты-симбионты способны инфицировать только паренхимные клетки коры корня. Микроорганизм проникает в корни из почвы через корневые волоски, которые в результате скручиваются.

Эти бактерии в симбиозе с бобовыми культурами способны фиксировать свободный азот атмосферы, превращая его в соединения, легкоусвояемые растением. Клубеньковые бактерии проникают через корневые волоски в корневую систему растения и стимулируют деление тетраплоидных клеток корня, приводящее к образованию клубенька.

Смотри также